Unterschiede der Performance-States von SSDs

Gängige Meinung: SSDs sind schnell. In der Praxis gibt es aber dann doch einige Unterschiede, so sind vielen die verschiedenen Performance-States von SSDs und Flash-Speichern nicht bekannt: FOB, steady, burst and transition. Was steckt genau dahinter?

Leserfrage: Gängige Meinung: SSDs sind schnell. In der Praxis gibt es aber dann doch einige Unterschiede, so sind vielen die verschiedenen Performance-States von SSDs und Flash-Speichern nicht bekannt: FOB, steady, burst and transition. Was steckt genau dahinter? Warum sollte man die kennen?

Antwort Doc Storage:

Gut, behandeln wir zunächst einmal die Begrifflichkeiten in der genannten Reihenfolge.

FOB: Meint den Zustand eines Mediums direkt nach dem Auspacken (fresh out of box). Also den Zustand, wie das Laufwerk vom Hersteller ausgeliefert wird. Die Speicherzellen der SSD haben nur ein paar, wenn überhaupt irgendwelche Schreib- oder Löschzyklen (P/E, program/erase) durchlaufen. Sie verfügt ausschließlich über beschreibbare Zellen.

Steady: Die SSD verändert ihr Leistungsverhalten über einen längeren Zeitraum nicht. Dies wird durch das »Absterben« des Übergangs-Leistungsverhaltens erklärt. Eine SSD kann über ihre Nutzungsdauer in mehrere Steady-States geraten.

Burst: Im Gegensatz zum Steady-State der Zustand einer SSD, in dem über eine normalerweise relativ kurze Zeit wesentlich höhere Leistung erzielt wird. Burst-States entstehen aus einem und enden auch wieder in einem längeren Steady-State.

Transition: Der Zustand einer SSD, die von einem Steady-State in einen Burst-States oder im Gegenteil von einem Burst-States in einen Steady-State wechselt.

Performance-States: Typischer Lebenszyklus einer SSD

Bei einer typischen SSD mit 500 GByte Kapazität haben wir folgendes Verhalten beobachtet: Das Medium beginnt (natürlich) nach dem ersten Einschalten in einem FOB-State, der gleichzeitig der leistungsstärkste Burst-State sein wird, den die SSD jemals erreicht. Die Speicherzellen sind gelöscht, können also sofort und ohne weitere notwendige Schritte beschrieben werden. Mit ungefähr 15 GByte geschriebenen Daten folgt ein Transition-State, in dem die Leistung relativ zügig auf ein Drittel bis ein Viertel des FOB-States abfällt und dann bei 25 GByte in einem Burst-State verbleibt, dessen Leistung allerdings langsam bis ungefähr 70 GByte, immer mehr abnimmt. Danach verfällt das Medium bei einem Achtel bis Zehntel der Leistung in einen Steady-State, der ungefähr so lange anhält wie der vorhergehende Burst-State, also bis knapp unter 100 GByte.

Nach einem weiteren, recht kurzen Transition-State sinkt die Leistung weiter auf ungefähr die Hälfte des letzten Steady-States ab und verharrt dort bis zum Auffüllen des gesamten Mediums. Die Stufen in der Leistungskurve zeigen unter anderem an, wann die entsprechenden Algorithmen im Controller (Wear-Leveling) beginnen zu greifen und wie viele Zellen durch deren Funktion ausgelesen, verlegt und neu geschrieben werden müssen.

Man beachte hier die vielen »ungefährs«. Natürlich wird sich jedes Medium, je nach Größe, Art der Speicherzellen und Controller, anders verhalten. Dieses Verhalten kann allerdings sehr einfach mit den entsprechenden Werkzeugen der Hersteller ermittelt werden. Zu beachten ist allerdings weiterhin, dass ein solcher Test durch seine vielen Schreibvorgänge nicht gerade zur Verlängerung der Lebensdauer der SSD beiträgt. Leider wird kein Hersteller die Funktion seiner Algorithmen und die dadurch entstehenden Einflüsse auf die Leistungskurve von Laufwerken veröffentlichen.

Gruß
Doc Storage